JP2004316898A - 通気口付き封着部の組み立て品を備える自在継ぎ手 - Google Patents

Abstract

【課題】 一組の回転軸を相互接続するための自在継ぎ手を実現する。
【解決手段】 本発明の自在継ぎ手は、開口部を有する脚を備える継鉄と、潤滑油通過路をそれぞれ有する４つの直交した支軸を有する十字型部品と、該支軸にはめ込まれた軸受カップと、ケースおよび該ケースに結合した弾性部を有する封着部とを備え、封着部は、上記支軸の一部と係合している多数の突出部を有するため、取り付けの際に閉じ込められた空気とグリースとを追い出すことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は概して、自動車の動力伝達系路に使用される自在継ぎ手に関するものである。より詳細には、本発明は、軸受カップ組み立て品を十字型支軸に固定するための装置を備える自在継ぎ手に関する。

一般的に知られているように、自在継ぎ手は、一組の回転軸を相互接続し、そしてこの回転軸間の角度の変更を可能にするために、自動車用動力伝達系路に使用される。多くの従来の自在継ぎ手は、回転軸に固定された一組の二又継鉄(bifurcated yoke)を備える。前記二又継鉄は、独立した軸を中心に回転するように、スパイダーまたは十字型部品によって相互接続される。十字型部品は、一般的にスチールから製造され、それぞれ向かい合う対になった軸方向に一直線の支軸からなる４つの直交した支軸を備え、当該支軸は、二又継鉄に形成された一組の一直線上の穴に固定されている。一般的に、軸受カップ(bearing cup)はそれぞれの穴に固定され、各継鉄が一組の支軸に対する中心の動きとして支持されように、軸受組み立て品が該軸受カップに保持されている。さらに、支軸と軸受カップとの間にスラスト座金を使用し、その間に生じる半径方向のスラスト力を吸収することが知られている。

自在継ぎ手を組み立てる間、軸受組み立て品を十字型部品に取り付ける際に困難が生じる。典型的に、各軸受組み立て品は、支軸部分と係合する軸受カップに取り付けられた封着部(seal)を備える。組み立て工程において、空気およびグリースが時々軸受カップに閉じ込められる。取り付け力(installation force)を取り除くと、圧力によって軸受組み立て品は一直線上にならないか、あるいは不適当に位置する。起こりうる軸受汚染および生産性の損失が引き起こるかも知れない。いくつかの事例において、軸受カップ組み立て品は、取り外され再び取り付けられることが必要であり、時間と費用を費やさなければならない。従って、支軸封着部への軸受カップの完全性を妥協することなく、取り付けの際に閉じ込められた空気とグリースとを追い出すことのできる、軸受カップを備える自在継ぎ手を提供することが必要とされている。

（発明の概要）
本発明は、一組の回転軸を相互接続するための自在継ぎ手に関するものである。自在継ぎ手は、十字型部品(cruciform)と相互接続した一組の二又継鉄を備える。上記十字型部品は、潤滑油通過路(passage)をそれぞれ有する４つの直交した支軸から構成される。封着部は、支軸部分と係合している多数の突出部を備え、閉じ込められた空気の追い出し経路を提供する。

（図の簡単な説明）
本発明は、詳細な説明および添付の図によって、より完全に理解される。図１は、本発明における自在継ぎ手の透視図である。図２は、図１に示された自在継ぎ手の分解透視図である。図３は、本発明の支軸および軸受カップ組み立て品の部分的分解透視図である。図４は、本発明の教示に従って構築された封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。図５は、図４の線５−５に沿う自在継ぎ手の部分的断面図である。図６は、図４に示された封着部の断面図である。図７は、本発明の教示に従って構築された代替の実施形態の断面側面図である。図８は、図７に描写された封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。図９は、本発明の教示に従って構築された別の代替の封着部の断面側面図である。図１０は、図９の封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
一般的に、本発明は、回転軸間の角度の変更を可能にする形態で回転軸を相互接続するために、自動車の動力伝達系路に使用されるタイプの自在継ぎ手に関するものである。

図１および２は、自在継ぎ手１０が、第一軸１２と第二軸１４とを相互接続していることを示している。一般的に、自在継ぎ手１０は、第一軸１２の末端と接続した第一継鉄１４、第二軸１４の末端と接続した第二継鉄１８、および第一継鉄１６と第二継鉄１８とを接続している十字型部品２０と、を備える。第一継鉄１６は二又に分かれ、側面に空所のある一組の脚２２を備える。上記脚は、作図線「Ａ」によって示される、第一軸１２の回転軸に対して左右対称であることが好ましい。脚２２は、内面２４および外面２６を備え、その間にジャーナル２７が伸びている。開口部２８は、留め具３１を介して、一組の末端押え３０を脚２２に取り付けることによって形成される。末端押え３０は、ジャーナル２７と連結して開口部２８を完成する。開口部２８は、作図線「Ｙ」によって示されるように、第一支軸の軸線と一直線上に位置して、貫通しており、第二軸１２の回転軸「Ａ」に直交している。

第二継鉄１８は二又に分かれ、一組の側面に空所のある脚３２を備える。上記脚は、作図線「Ｂ」によって示される、第二軸１４の回転軸に対して左右対称であることが好ましい。脚３２は、内面３４および外面３６を備え、その間に開口部３８が伸びている。開口部３８は、作図線「Ｚ」によって示されるように、第二支軸の軸線と一直線上に位置して、貫通しており、第二軸１４の回転軸「Ｂ」に直交している。開口部３８は、内面３４と外面３８との間に形成された環状溝４０を備える貫通穴である。尚、開口部２８および３８の形状および大きさは、この開口部と共に使用される十字型部品２０の固有の大きさに依存して、同一であるか、あるいは異なってもよい。また、輪状リング溝４０は、機械加工、鋳造、または簡単な技術によって形成され得る。

図２において明確に示されるように、十字型部品２０は、一組の第一支軸４４および一組の第二支軸４６が伸びる主要部４２を備える。第一支軸４４は、第二支軸４６と直交している。第一支軸４４は、第一支軸の軸線「Ｙ」と軸方向に一直線上になるように、第一継鉄１６の脚２２の開口部２８に挿入されて適合される。同様に、第二支軸４６は、第二支軸の軸線「Ｚ」と軸方向に一直線上になるように、第二継鉄１８の脚３２の開口部３８に挿入されて適合される。第一継鉄１６および第二継鉄１８にそれぞれ挿入された第一支軸４４および第二支軸４６の支軸の軸線「Ｙ」および「Ｚ」は、図１に示される、十字型部品２０の回転軸と直交する共通平面「Ｃ」を通る。

自在継ぎ手１０はまた、開口部２８に取り付けられるように適合された第一組の軸受カップ組み立て品４８と、開口部３８に取り付けられるように適合された第二組の軸受カップ組み立て品５０とを備える。第一軸受カップ組み立て品４８は、開口部２８の第一支軸４４を受け入れて回転可能に支持するために提供される。同様に、第二軸受カップ組み立て品５０は、開口部３８の第二支軸４６を受け入れて回転可能に支持するために提供される。簡潔のため、以下の説明は、第一軸受カップ組み立て品４８の構成部品に限定する。第二軸受カップ組み立て品５０の対応する構成部品が実質的に同一であることが理解されるべきである。

図３および４は、軸受カップ５２、スラスト座金５４、ローラー軸受５６、封着座金５８および弾性封着部６０を備えるそれぞれの軸受カップ組み立て品４８を描写する。軸受カップ５２は実質的に中空で、円筒型である。軸受カップ５２は、末端セグメント６４によって一方の末端が封鎖された実質的に円筒型の管状セグメント６２を備える。管状セグメント６２は、外壁面６６および内壁面６８を備える。末端セグメント６４は、外面７０および内面７２を備える。ローラー軸受５６は、内壁面６８と支軸４４の外壁面７４との間に位置し、軸受カップ５２と支軸４４との間の相対的な回転運動を可能にする。ローラー軸受５６は、支軸４４の軸線「Ｙ」に平行な軸線を中心に回転し、この軸線を中心とした環状配列で配置される。各ローラー軸受５６の一方の末端は、スラスト座金５４の環状フランジ付きセグメント７８に形成された軸受面７６に対して回転するように支持される。ローラー軸受５６の反対の末端は、封着座金５８によって留められ、次いで当該封着座金５８は、封着部６０によって保持されている。封着部６０は、軸受カップ５２の外壁面６６と支軸４４の外壁面７４との間に取り付けられ、ローラー軸受５６を汚染から保護し、軸受カップ組み立て品４８の内部に潤滑油を保持する。

図３および４に明確に示されるように、スラスト座金５４は、環状フランジ７８が伸びる円盤セグメント８２を備える。中央開口部８６は、円盤セグメント８２を通って伸び、各支軸に見られる潤滑油通過路９２と連絡している。十字型部品２０の主要部４２に取り付けされた結合金具（図示せず）は、潤滑油通過路９２と連絡する。結合金具は、潤滑油を通過路９２に供給するために使用され、ローラー軸受５６を滑らかにし、相対的に回転可能な表面の間に潤滑油の膜を形成させる。

円盤セグメント８２は、軸受カップ５２の内面７２に面して接触している外層面９６を備える。円盤セグメント８２はまた、支軸４４の末端面１００に面して接触している内層面９８を備える。内層面９８および外層面９６は、円盤セグメント８２の厚さが一定であるように、実質的に平行である。さらに、スラスト座金５４は、フランジ付きセグメント７８によって定義されるように、環状内壁面１０２および環状外壁面１０４を備える。環状内壁面１０２は、支軸４４の外壁面７４に面して適合される。環状外壁面１０４は、軸受カップ５２の内壁面６８に面している。このように、スラスト座金５４は、軸受カップ５２と支軸４４とを一直線上に配置する役目をする。

トラスト座金５４は、中央開口部８６からフランジ付きセグメント７８の環状内壁面１０２にかけて放射状に伸びる一連の潤滑油溝１１２を備える。溝１１２は、側面から見ると弓状であり、円筒状壁面を規定する。奇数の溝１１２が備えられることが好ましく、当該溝は、等しく間隔が空けられ、同じ数の円盤セグメント８２のパイ型部分を定める。さらに、複数の刻みまたは窪み１１４が、円盤セグメント８２のパイ部分に形成される。窪み１１４は、無作為に方向付けられ、より好ましくは、２つの環状列を規定するように一直線上に存在する。窪み１１４は、この窪みに潤滑油を保持するように適合され、支軸末端面１００の大部分にわたり連続的に潤滑油を供給する。さらに、窪み１１４は、汚染物を作動面から取り除き、当該窪みに回収する。ストラスト座金５４は、射出成形プラスチックのような弾性材料から構築される。

図４〜６は、ケース１２０およびケース１２０に結合した弾性部１２２を備える封着部６０を示す。ケース１２０は、好ましくは軟鋼から製造される。弾性部１２２は、好ましくは弾力性があり、油、グリース、オゾンまたは他の一般的に存在する化合物への暴露による劣化に抵抗性である射出成形可能化合物から製造される。ケース１２０は一般的に、実質的に一定の厚さを有する鋼板から形成されたカップ型部材である。ケース１２０は、外壁１２４、末端壁１２６、内壁１２８および内側フランジ１３０を備える。内側フランジ１３０は、第一縁部１３２で終わる。外壁１２４は、第二縁部１３４で終わる。ケース１２０は、第一縁部１３２から第二縁部１３４に及ぶ内面１３６を備える。外面１３８は、内面１３６に対してケース１２０の反対側に位置し、また第一縁部１３２から第二縁部１３４に及ぶ。弾性部１２２は、外面１３８に結合し、第一縁部１３２から第二縁部１３４に及ぶ。

弾性部１２２は、第一凸部１４０、第二凸部１４２および第三凸部１４４を備える。第一凸部１４０は、主要封着部として機能し、封着レース部分１４６で支軸４４と係合する。図４は、軸受支持部分１４８よりも大きい外径を有する封着レース部分１４６を描写している。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者は、封着レース部分１４６が、軸受支持部分１４８と等しい大きさで形状であってもよいことを理解する。第一凸部１４０は、名目上、封着レース部分１４６を邪魔する大きさである。弾性部１２２が弾力性のある材料から構築されるため、第一凸部１４０は封着レース部分１４６と偏って係合する。多数の突起部１４９は、第一凸部１４０の接触面１５０から半径方向内向きに突起している。突起部１４９は、支軸４４の封着レース部分１４６と接触面１５０との間に局部的突出口１５１が形成される大きさおよび形状である。第一凸部１４０と封着レース部分１４６との間の突出口１５１は、軸受カップ組み立て品４８を取り付ける間に、閉じ込められた空気および／またはグリースを逃がすための通過路を形成する。尚、最初の取り付けの際に、突起部１４９が、閉じ込められた空気およびグリースを追い出すための突出口を提供するが、突起部はすぐに磨耗する。一旦突起部１４９が磨耗すると、接触面１５０と封着レース部分１４６の間の突出口１５１は、第一凸部１４０と封着レース部分１４６との間に所望の封着部を提供するために閉鎖する。

第二凸部１４２は、弾性部１２２の主要部１５４から突出するワイパー１５２と同じ形状をしている。ワイパー１５２は、軸受カップ５２の中の加圧された空気およびグリースが一旦第一凸部１４０を通って逃げることができるような角度で、主要部１５４から突出する。しかし、第二凸部１４２が非常に大きく加圧する働きをする場合、ワイパー１５２は多数の突起部を備えてもよく（図示せず）、閉じ込められた空気およびグリースを追い出すことを促進するための局部的突出口を与える。

第三凸部１４４は、主要部１５４から内径方向内向きに突出するワイパー１５６を備える。ワイパー１５２およびワイパー１５６は、一旦支軸４４に位置した封着レース部分１４６と偏って係合するように構築される。図４に示されるように、ワイパー１５６は、１５６’の点線表示で示された係合前の位置から、実線で示された、偏って係合した位置に偏向する。ワイパー１５６は、内面１５８に供給された圧力によってワイパー１５６が開く(open)か、大きく開き(yawn)、大気中へ圧力を開放するように、主要部１５４から飛び出す。尚、ワイパー１５６は、再び、多数の突起部を備えてもよく（図示せず）、軸受カップ５２に閉じ込められた空気および／またはグリースのための追い出し路を提供するための局部的突出口を一時的に規定する。図４の実施形態は、支軸カップ５２の外側面１６０、末端面１６２および壁面６８と係合するケース１２０を示す。

図７および８は、代替の実施形態の封着部２００を描写する。封着部２００は実質的に封着部６０と類似している。従って、実質的な差異のみを以下に詳細に記載する。封着部２００は、軸受カップ５２の内壁面６８および末端面１６２と係合しているケース２０２を備える。ケース２０２は、圧入配置で軸受カップ５２と結合する。封着部１２２’は、外面１３８’、第二縁部１３４’および内面１３６’の一部分と結合している。封着部２００はまた、局部的に封着レース部分１４６’と係合している内径方向内向きに突出した多数の突出部１４９’を備える。

図９および１０は、別の代替の実施形態においける封着部３００を表示している。封着部３００は、軸受カップ５２の外側面１６０および末端面１６０と係合しているケース３０２を備える。封着部３００の内壁１２８”は、軸受カップ５２から空間を空けて位置している。外壁１２４”は、圧入配置でカップ５２と係合し、封着部３００と軸受カップ５２とを結合する。

一旦軸受カップ組み立て品４８および５０が支軸４４および４６に取り付けられると、軸受カップ組み立て品は、脚の開口部２８および３８に挿入される。従って、十字型部品２０は中央に位置し、動力学的に安定して、脚２２および３２と結合する。継鉄１６と１８とを十字型部品２０に固定するための様々な方法が利用可能である。１つの方法は、軸受カップ５２の外壁面６６に形成された環状溝１７２内への止め輪１７０のはめ込みを含む。止め輪１７０は、内側面２４と係合して軸受組み立て品を保持する。或いは、開口部２８を囲む外側面２６の一部が、かしめ、またはピーニングのような処理を用いて変形され、軸受カップ５２の末端外面７０と係合する局部を形成する。別の方法は、脚と軸受カップとの間に伸びる通過路に溶解した樹脂を注入する工程を含む。溶解した樹脂は凝固し、脚の開口部に軸受カップを保持する。さらに他の保持方法は、脚２２から突出する突起部（図示せず）の使用を取り込み、当該脚は、軸受カップ５２の末端外面７０を背にして止め輪と係合して変形する。１つ以上のこれらの方法は、共有の米国特許第６，２８０，３３５号、同第６，１６２，１２６号および同第６，３３６，８６８号において開示され、それぞれの開示全体が本明細書に参照として援用される。

さらに、上述の考察は、本発明の例示的な実施形態を単に開示し説明だけにすぎない。当業者は、特許請求の範囲に規定された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、このような考察、そして添付の図および特許請求の範囲に基づいて、本発明において様々な変更、改変、および変化がなされることを容易に理解する。

本発明における自在継ぎ手の主要部分の透視図である。 図１に示された自在継ぎ手の分解透視図である。 本発明の支軸および軸受カップ組み立て品の部分的分解透視図である。 本発明の教示に従って構築された封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。 図４の線５−５に沿う自在継ぎ手の部分的断面図である。 図４に示された封着部の断面図である。 本発明の教示に従って構築された代替の実施形態の断面側面図である。 図７に描写された封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。 本発明の教示に従って構築された別の代替の封着部の断面側面図である。 図９の封着部を備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。

Claims (21)

1. 開口部を有する脚を備える継鉄と、
   支軸を有する十字型部品と、
   該開口部に位置する管状セグメントを備え、該支軸にはめ込まれた軸受カップと、
   ケースおよび該ケースに結合した弾性部を有する封着部であって、該ケースが該軸受カップの該管状セグメントと係合し、該弾性部が該支軸と係合している多数の輪状凸部を備え、該凸部の１つが多数の内向きに突起した突出部を備え、該突出部が該支軸と係合して、該突起の１つと該支軸との間の多数の空間を定め、閉じ込められた空気またはグリースの開放を可能にする封着部と、
   を備える自在継ぎ手。
2. 上記封着部は、第一凸部、第二凸部および第三凸部を備え、該第一凸部が上記支軸の遠心端に最も接近して位置し、上記多数の内向きに突起した突出部を備える、請求項１に記載の自在継ぎ手。
3. 上記第二凸部は、上記第一凸部から空間を空けて位置し、上記弾性部の主要部分から突出したワイパーと同じ形状をしている、請求項２に記載の自在継ぎ手。
4. 上記第三凸部は、上記第二凸部から軸方向に空間を空けて位置し、上記弾性部の主要部分から突出したワイパーと同じ形状をしている、請求項３に記載の自在継ぎ手。
5. 上記ワイパーは、上記支軸カップ内の加圧気体が大気中に開放されるような角度を有する、請求項４に記載の自在継ぎ手。
6. 上記ケースは、環状外壁と環状内壁とを備え、各壁が上記支軸カップの表面と係合する、請求項１に記載の自在継ぎ手。
7. 上記輪状凸部の少なくとも２つは、上記支軸と係合している内向きに突起した多数の突出部を備える、請求項１に記載の自在継ぎ手。
8. 上記支軸の末端面と上記軸受カップとの間に位置するスラスト座金をさらに備える、請求項１に記載の自在継ぎ手。
9. 上記ケースは、環状外壁と環状内壁とを備え、該環状外壁が上記軸受カップの外面と係合しており、該ケースの該環状内壁が、該軸受カップの上記管状セグメントの内壁から空間を空けて位置している、請求項１に記載の自在継ぎ手。
10. 上記ケースは、上記管状セグメントの環状内面と係合している環状壁を備える、請求項１に記載の自在継ぎ手。
11. 上記ケースは、上記軸受カップに面する内面と反対側の外面とを備え、上記弾性部が実質的に該外面全体に及ぶ、請求項１に記載の自在継ぎ手。
12. 上記ケースは、上記軸受カップの上記管状セグメントの末端面と係合している内向きに突出したフランジを備える、請求項１に記載の自在継ぎ手。
13. 上記ケースは、軸受の最も近くに位置する内向きに突出したフランジを備えており、該軸受が、上記支軸に回転可能に支持されて上記軸受カップ内に位置している、請求項１に記載の自在継ぎ手。
14. 多数の輪状凸部を有する封着部を、管状セグメントを備える軸受カップにはめ込む工程であって、該凸部の１つが内向きに突起した多数の突出部を備えている、工程と、
    該軸受カップを十字型部品の支軸に回転可能に取り付ける工程と、
    該多数の突出部を上記支軸と係合させる工程と、
    該多数の突出部に隣接した該凸部の１つと該支軸との間に多数の通過路を定める工程と、
    上記空気が該多数の通過路を通り抜けることを可能にして、該軸受カップ内に閉じ込められた空気を大気中に追い出す工程と、
    該軸受カップを継鉄に取り付ける工程と、
    を含む自在継ぎ手を組み立てる方法。
15. 上記多数の凸部を上記支軸と係合させる工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 上記多数の輪状凸部は、第一凸部、第二凸部および第三凸部を備えおり、該第一凸部が上記支軸の遠心端に最も接近して位置し、上記多数の突出部を備える、請求項１５に記載の方法。
17. 上記多数の凸部を上記支軸と係合させる上記工程の間に、上記第二凸部および上記第三凸部を曲げる工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 上記封着部を上記軸受カップにはめ込む工程は、該封着部の環状壁を該軸受カップの環状内壁と係合させる工程を含む、請求項１４に記載の方法。
19. 上記封着部の第二環状壁を、上記軸受カップの外面と係合させる工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 上記封着部を上記軸受カップにはめ込む工程は、該封着部の内向きに突起した壁を上記軸受カップの末端面と係合させる工程を含む、請求項１４に記載の方法。
21. 上記支軸の末端面と上記軸受カップとの間にスラスト座金を配置する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。

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